[发明专利]一种基于介电弹性体的能量收集鞋

说明书

本发明提供了一种基于介电弹性体的能量收集鞋，包括：一个堆栈式换能单元，它由多个介电弹性体换能元件叠加而成，每个换能元件的都由介电弹性体绝缘介质、柔性电极、引线组成；一个直流偏置电源，用于为换能元件预充电；一个变流模块，位于鞋底中部，它与换能元件的引线相连；一个储能模块，它与变流模块相连，并连接外部接口。本发明的基于介电弹性体的能量收集鞋结构简单、通用性强，适用于普通鞋子。

技术领域

本发明涉及一种基于介电弹性体的能量收集鞋，属于新能源领域。

背景技术

环境中存在着大量的能量耗散，其中压力所产生的能量是非常典型的一种环境能量损耗。人体在行走的过程中，脚踏对地产生的压力非常可观，因此鞋内发电机是能量收集的一个重要方向。目前，传统的压电材料不适合大应变、低频能量源的发电场合，且长期使用后易老化。

发明内容

针对基于压电材料所设计的鞋内发电机所存在的问题，本文提出用介电弹性体作为换能元件，并基于介电弹性体的可变电容原理设计了换能单元的结构。将收集到的能量经过变流环节、储能环节将能量存储起来，并外接接口。实现了为可穿戴电子设备供电。

上述目的通过以下的技术方案实现。

基于介电弹性体的能量收集鞋，所述的鞋底嵌入换能单元，所述的换能单元接直流偏置电源和变流单元，所述的变流单元接储能单元，所述的储能单元接外接端口。

基于介电弹性体的能量收集鞋，所述的换能单元位于鞋跟处并通过底部圆形凹槽装入，所述的换能单元包括数个堆叠在一起的介电弹性体换能元件，每个所述的介电弹性体换能元件之间都有绝缘层，每个所述的介电弹性体换能元件都包含介电弹性体绝缘介质和正负两个柔性电极，所述的每个正柔性电极都引出一根导线连接在一起并接入到触点开关模块上，所述的每个负柔性电极都引出一根导线连接在一起并接入到触点开关模块上。

所述的基于介电弹性体的能量收集鞋，所述的介电弹性体换能元件的介电弹性体薄膜正反两面存在凹槽，所述的柔性电极置于凹槽内部。

所述的基于介电弹性体的能量收集鞋，所述的鞋体内包含直流偏置电源，所述的直流偏置电源接到触点开关模块上。

所述的基于介电弹性体的能量收集鞋，所述的鞋体内包含变流单元，所述的变流单元为两端端口，所述的变流单元一端接入到触点开关模块上且另一端接到储能模块上。

有益效果：本发明的能量收集装置，可以将人体在行走时产生的压力转换为电能并收集起来，为可穿戴电子设备提供电能；传统压电材料不适合大应变、低频能源的发电场合，且长期使用会出现材料老化的现象，本发明的能量收集装置，采用介电弹性体作为换能元件，更适合收集大应变、低频能源的发电场合；将换能单元与电源管理模块分离，方便老化后的器件更换。

附图说明

图1是本发明实施例的基于介电弹性体能量收集鞋的主视图示意图。

图2是图1所示的基于介电弹性体能量收集鞋的俯视剖面图。

图3是图1所示的基于介电弹性体能量收集鞋的介电弹性体换能元件的结构示意图。

图4是图1所示的基于介电弹性体能量收集鞋的换能单元示意图。

图5是本发明实施例的基于介电弹性体能量收集鞋的触点开关单元连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同类似功能的元件。需要注意的是，实施例中的电源管理模块中包含了变流单元、储能单元、直流偏置电源。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。